前言:我覺(jué)得我的文章相對(duì)來(lái)說(shuō)都是比較淺顯的。一些初學(xué)者可以看看,對(duì)于高手來(lái)說(shuō),如果你們不吝嗇時(shí)間的話(huà),希望也能幫我看看,指點(diǎn)一下其中的錯(cuò)誤。這也是我到這里來(lái)和大家交流的目的。
閱讀linux內(nèi)核啟動(dòng)代碼的直接動(dòng)力是我想編寫(xiě)rtl8019as的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序(2.4.18內(nèi)核只支持了cs8900a)。既然要寫(xiě)驅(qū)動(dòng),我就想知道它是怎么樣被加載的,好奇心驅(qū)使我先去搞定這個(gè)問(wèn)題。
拿到2.4.18的軟件包,一萬(wàn)多個(gè)文件,我不知怎么下手。所幸手頭有這么三件工具助我入門(mén):
1,一塊移植好linux的開(kāi)發(fā)板,通過(guò)它可以看到linux啟動(dòng)過(guò)程打印的消息。
2, google,網(wǎng)上關(guān)于linux的資料真是太多了!!!
3, windows文件搜索引擎,通過(guò)它可以知道在那些文件中打印出那些消息。
很快,我就找到了linux啟動(dòng)的總的入口,/arch/arm/boot/compressed/head.s。
head.s完成的工作主要是底層寄存器、mmu的一些設(shè)定以及kernel的解壓縮。匯編文件中調(diào)用的c代碼大多位于該目錄下misc.c文件,比如decompress_kernel。
當(dāng)然,這部分不是重點(diǎn),head執(zhí)行完畢以后就跳到start_kernel(),這才是我們的重點(diǎn)所在,這個(gè)函數(shù)位于文件/init/main.c中。這個(gè)文件是啟動(dòng)的主線(xiàn)!!!
在start_kernel中,依次執(zhí)行各個(gè)初始話(huà)函數(shù),這里具體我沒(méi)有看,一直到zui后rest_init(),在這個(gè)函數(shù)里啟動(dòng)了一個(gè)init線(xiàn)程,而主線(xiàn)程自己則進(jìn)入了idle狀態(tài)。所以我們關(guān)心一下init線(xiàn)程做了什么事情,看文件zui后init函數(shù)。
在這個(gè)函數(shù)里面,先lock_kernel,然后調(diào)用do_basic_setup,在這個(gè)函數(shù)里面又是一堆的初始化,有一個(gè)函數(shù)要引起我們的注意:do_initcalls。看看它干了什么:(這之后的東西在下文文件系統(tǒng)中講解)
static void __init do_initcalls(void)
{
initcall_t *call;
call = &__initcall_start;
do {
(*call)( );
call++;
} while (call < &__initcall_end);
/* make sure there is no pending stuff from the initcall sequence */
flush_scheduled_tasks();
}
很難相信,我們關(guān)心的外圍模塊的驅(qū)動(dòng)就是被這一段程序加載的。怎么回事?我們慢慢來(lái)看:
首先看__initcall_start和__initcall_end,找遍了所有c代碼,沒(méi)有它們的定義。后來(lái)在vmlinux-armv.lds.in文件中找到了它們:
__initcall_start = .;
*(.initcall.init)
__initcall_end = .;
這個(gè)文件是和link相關(guān)的文件,它決定代碼在load環(huán)境中的位置,就好比ads中的scf文件。我們還是先看.initcall.init的含義吧,它在/include/linux/init.h中定義:
#define __init_call __attribute__ ((unused,__section__ (".initcall.init ")))
參考gcc說(shuō)明,這段話(huà)的意思就是說(shuō)所有以__init_call前綴定義的函數(shù)在鏈接過(guò)程中都放到名字為.initcall.init的段(section)里面。ok,有點(diǎn)味道了,也就是說(shuō),如果我們給一個(gè)函數(shù)冠以__init_call,那么它在編譯鏈接的時(shí)候就會(huì)放到.initcall.init這個(gè)段里面。而上面這段循環(huán)所做的事情就很清楚了,它從段的首地址開(kāi)始,依次執(zhí)行每一個(gè)函數(shù),直到段尾為止。
這個(gè)時(shí)候,我們應(yīng)該在想,那些要注冊(cè)的外圍模塊的初始化程序是不是都是定義成__init_call類(lèi)型的呢?正如我們所料,查看各個(gè)模塊我們會(huì)發(fā)現(xiàn)其初始化函數(shù)x會(huì)被定義成為module_init(x),在/include/linux/init.h中它定義如下:
#define module_init(x) __initcall(x);
#define __initcall(fn) static initcall_t __initcall_##fn __init_call = fn
這段代碼說(shuō)module_init(x)等價(jià)于__initcall(x),而__initcall(x)表示函數(shù)x是靜態(tài)的具有__init_call性質(zhì)的函數(shù)(這里名字比較多,容易看亂),因此在鏈接時(shí),它會(huì)被放在.initcall.init段中。只要x函數(shù)運(yùn)行起來(lái)了,那就可以注冊(cè)設(shè)備、中斷入口、中斷服務(wù)函數(shù)了。接下來(lái)的事情就好辦了。
搞清出設(shè)備如何被加載以后,我們還需要知道另外一個(gè)問(wèn)題:怎樣把一個(gè)模塊的驅(qū)動(dòng)程序加載到內(nèi)核里面呢?so簡(jiǎn)單,make menuconfig,把對(duì)應(yīng)設(shè)備打開(kāi)。但是能不能再具體一點(diǎn)呢,我們做這么一個(gè)改動(dòng),怎么映射到編譯&鏈接過(guò)程呢。我這個(gè)人就是喜歡找麻煩,因此又在網(wǎng)上搜啊搜,而且用了zui笨的方法,看看make menuconfig前后那些文件的修改日期發(fā)生了變化。zui終還是找到了一點(diǎn),/sc-ripts下的文件是用來(lái)支持各種config模式的(當(dāng)然包括menuconfig),核心代碼在kconfig中。在每個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的文件夾下(比如net,mtd)都有一個(gè)叫config.in的文件,這些文件定義了我們?cè)?font face="times new roman">menuconfig畫(huà)面中看到的目錄結(jié)構(gòu)&選項(xiàng)。
眼睛看到的畫(huà)面總歸都是虛的,這些改動(dòng)究竟反映到了哪里去了呢??jī)蓚€(gè)文件:./config和/include/linux/ autoconf.h。我們做完menuconfig以后,所有改動(dòng)就反映到了這兩個(gè)文件中,這兩個(gè)文件的內(nèi)容是一致的。在我們做編譯的過(guò)程中,頂層的makefile文件從autoconf.h文件中讀取各項(xiàng)宏定義然后傳遞給子一層的makefile,這些makefile根據(jù)宏定義選擇那些.o文件被鏈接進(jìn)來(lái)加到內(nèi)核中。
好了,知道這些我就知道怎么給8019添加驅(qū)動(dòng)了,yy一下:
1,首先要有驅(qū)動(dòng)程序代碼,8019.c
2,修改net目錄下的config.in文件中添加一項(xiàng),
dep_tristate " rtl8019 support" config_rtl8019 $config_isa
3,打開(kāi)menuconfig,將rtl8019 support選擇y,保存推出后autoconf文件中應(yīng)該
就有了一個(gè)宏定義:#define config_rtl8019
4,打開(kāi)net目錄下的makefile,添加:
obj-$( config_rtl8019) += 8019.o
5,make dep; make zimage;搞定!
注:在menuconfig中選擇m和 y的區(qū)別:
y: 模塊驅(qū)動(dòng)編譯到內(nèi)核中,啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載
m:模塊會(huì)被編譯,但是不會(huì)被編譯到內(nèi)核中,只是生成.o文件,我們可以收集這些.o文件做到linux的文件系統(tǒng)中,然后用insmod實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)加載。
CIEME2025第二十三屆中國(guó)國(guó)際裝備制造業(yè)博覽會(huì)
展會(huì)城市:沈陽(yáng)市展會(huì)時(shí)間:2025-09-01